专利名称：一种模拟直线往复运动的仿真机器人装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及仿真机器人，尤其涉及一种模拟直线往复运动的仿真机器人装置。
背景技术：
众所周知，仿真机器人一般都可模仿人类的一些基本动作，但是，我们平常所看见的一些多自由度的仿真机器人，一般情况下，该仿真机器人存在以下两个方面的不足1)、成本高，目前，多自由度的仿真机器人一般都采用一个自由度配一个驱动(例如电机、液压、气压等)，若完成一些动作，则需使用多个自由度和多个驱动源，因此造成该仿真机器人制造起来比较困难，且装配起来比较复杂等缺点，导致其制造成本一直居高不下。2)、控制难度大，在控制上，由于各个自由度均有其独自的驱动源，因此，对于多自由度仿真机器人来说，由于各个自由度之间可能存在干涉、耦合，造成其控制难度大。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的多自由度仿真机器人成本高和控制难度大的缺陷，提供一种结构简单、成本低的模拟直线往复运动的仿真机器人装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造了一种模拟直线往复运动的仿真机器人装置，包括第一人体框架、第二人体框架、将所述第一人体框架与所述第二人体框架可转动连接的第一转动副，所述第一转动副连接有驱动其前后运动的第一汽缸，所述第二人体框架连接有做直线往复运动的部件，所述部件连接有驱动其做直线往复运动的
第二汽缸。在本实用新型所述装置中，所述第二人体框架包括肩部、大臂、小臂、手部、将所述肩部与所述大臂可转动连接的球副、将所述大臂与所述小臂可转动连接的第二转动副、 以及将所述小臂与所述手部可转动连接的十字节，所述十字节通过所述手部与所述部件连接。[0008]在本实用新型所述装置中，所述装置还包括在所述部件与所述第二汽缸之间连接的直线运动副。在本实用新型所述装置中，所述大臂与所述小臂的长度之和大于所述球副到所述十字节的直线长度。在本实用新型所述装置中，所述部件为风箱拉手。在本实用新型所述装置中，所述部件为拉锯。在本实用新型所述装置中，所述第一汽缸的运动与所述第二汽缸的运动保持同步ο在本实用新型所述装置中，所述装置还包括放置所述第二汽缸的支架。[0014]在本实用新型所述装置中，所述装置还包括固定所述第一人体框架的底座。实施本实用新型的技术方案，通过第一汽缸驱动第一转动副做前后运动，从而使第二汽缸驱动譬如拉风箱、拉锯等部件做直线往复运动，该仿真机器人真实模拟了人的一种直线往复运动，很好的体现了人类动作的协调性和灵活性，该装置采用较少的驱动源就能达到高度仿真的效果，且具有结构简单，成本低的优点。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型模拟直线往复运动的仿真机器人装置的结构示意图；图2是本实用新型模拟直线往复运动的仿真机器人装置中肩部、肘部以及腕部之间的位置示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型中的仿真机器人是一种冗余自由度仿真机器人，其动作的运动方式为直线往复运动，模拟的是人类拉风箱、拉锯等类似动作，其具体运动方式的实现是通过两个球副、两个十字节、两个转动副及不同长度的直线运动副来实现，且其冗余自由度的约束是通过各种运动副的不同安装方式、不同安装方位及不同长度连杆的相互作用和相互抵消， 从而达到很好的仿真效果。请参阅图1，为根据本实用新型模拟直线往复运动的仿真机器人装置的结构示意图。如图1所示，提供了一种模拟直线往复运动的仿真机器人装置，在本实用新型的实施例中，以真实模拟人类坐在矮凳上拉风箱的动作为例，该部件为风箱拉手7，该装置包括第一人体框架1、第二人体框架2、第一转动副3、第一汽缸4、第二汽缸5、直线运动副6、风箱拉手7、支架8以及底座9，其中，该第二人体框架2包括肩部21、大臂22、小臂23、手部M、球副25、第二转动副沈以及十字节27。在本实用新型的实施例中，第一人体框架1固定在底座9上，将第一人体框架1通过第一转动副3与第二人体框架2可转动连接，该第一转动副3连接有驱动其前后运动的第一汽缸4，肩部21通过球副25与大臂22可转动连接，大臂22通过第二转动副沈与小臂23可转动连接，小臂23通过十字节27与手部M可转动连接，该手部M连接有做直线往复运动的风箱拉手7，该风箱拉手7通过直线运动副6连接有驱动其做直线往复运动的第二汽缸5，该第二汽缸5置于支架8内。应当说明的是，在本实用新型的实施例中，第一人体框架1和第二人体框架2的长度比例基本符合人类身体特征要求，风箱拉手7、直线运动副6以及第二汽缸5满足直线往复运动。在本实用新型的实施例中，以拉风箱为例，该装置总共有14个自由度和两个驱动源，其中，14个自由度包括人体做该类动作必不可少的13个自由度和1个模拟风箱动作的直线运动自由度，其分别分布在腰部(1个)、肩部Ox 3个)、肘部O χ 1个)、手腕0 χ2个)以及直线运动副(1个)；两个驱动源分别为第一汽缸4和第二汽缸5，第一汽缸4和第二汽缸5分别驱动仿真机器人腰部的俯仰动作和拉风箱的直线往复运动，并且要求第一汽缸4和第二汽缸5的动作基本同步。实现第一汽缸4和第二汽缸5的动作基本同步的过程为由于第一汽缸4和第二汽缸5的行程相差很大，第一汽缸4和第二汽缸5的运行时间很难同步，可通过分别调节第一汽缸4和第二汽缸5相对应的节流阀，控制其气体流量，使第一汽缸4和第二汽缸5的运行时间一致，就能很好模拟人类动作的柔性，并且其动作速度可调，从而达到一种较高的仿真效果。优选地，大臂21与小臂22的长度之和大于球副25到十字节27的直线长度，请参阅图2，为根据本实用新型模拟直线往复运动的仿真机器人装置中肩部、肘部以及腕部之间的位置示意图。如图2所示，假设大臂21的长度为Li，小臂22的长度为L2，球副25到十字节27的直线长度为L3，应满足=LfL2 > L3。该装置的实现的具体过程为由于第一汽缸4和第二汽缸5的运动同步，第一汽缸 4带动人体腰部的俯仰关节(第一转动副幻的前后运动，当人体向风箱方向运动时，第二汽缸5也向后运动，由于第一汽缸4和第二汽缸5的行程不同，使人体前倾速度和风箱运动速度不一致，从而带动肩部21上的球副25、肘部的第二转动副23、腕部的十字节27以及第二汽缸5的运动，从而达到模拟人类拉风箱的类似动作。优选地，该部件为拉锯，应当说明的是，若部件为拉锯，也可实现本实用新型的技术方案，本领域的技术人员应当了解，这里不再赘述。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
权利要求1.一种模拟直线往复运动的仿真机器人装置，其特征在于，包括第一人体框架(1 )、第二人体框架(2 )、将所述第一人体框架(1)与所述第二人体框架(2 )可转动连接的第一转动副(3 )，所述第一转动副(3 )连接有驱动其前后运动的第一汽缸(4 )，所述第二人体框架(2 ) 连接有做直线往复运动的部件，所述部件连接有驱动其做直线往复运动的第二汽缸(5)。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述第二人体框架(2)包括肩部(21)、大臂 (22)、小臂(23)、手部(24)、将所述肩部(21)与所述大臂(22)可转动连接的球副(25)、将所述大臂(22)与所述小臂(23)可转动连接的第二转动副(26)、以及将所述小臂(23)与所述手部(24)可转动连接的十字节(27)，所述十字节(27)通过所述手部(24)与所述部件连接。
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置还包括在所述部件与所述第二汽缸(5)之间连接的直线运动副(6)。
4.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述大臂(21)与所述小臂(22)的长度之和大于所述球副(25)到所述十字节(27)的直线长度。
5.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述部件为风箱拉手(7)。
6.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述部件为拉锯。
7.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述第一汽缸(4)的运动与所述第二汽缸 (5)的运动保持同步。
8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述装置还包括放置所述第二汽缸(5)的支架(8)。
9.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置还包括固定所述第一人体框架(1) 的底座(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种模拟直线往复运动的仿真机器人装置，包括第一人体框架(1)、第二人体框架(2)、将第一人体框架(1)与第二人体框架(2)可转动连接的第一转动副(3)，第一转动副(3)连接有驱动其前后运动的第一汽缸(4)，第二人体框架(2)连接有做直线往复运动的部件，该部件连接有驱动其做直线往复运动的第二汽缸(5)。实施本实用新型的技术方案，通过第一汽缸驱动第一转动副做前后运动，从而使第二汽缸驱动譬如拉风箱、拉锯等部件做直线往复运动，该仿真机器人真实模拟了人的一种直线往复运动，很好的体现了人类动作的协调性和灵活性，该装置采用较少的驱动源就能达到高度仿真的效果，且具有结构简单，成本低的优点。
文档编号B25J9/08GK201941001SQ20102068419
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者刘辉, 刘道强, 官培雄, 戎志刚, 李明, 高敬义 申请人:深圳华强文化科技集团股份有限公司